데이터 프라이버시의 날 특집 - 메타데이터 감시와 Nym

Nym의 수석 과학자 클라우디아 디아즈(Claudia Diaz)와 함께 메타데이터의 작동 원리, 현대 감시 체계에서 메타데이터가 차지하는 중요한 역할, 메타데이터가 노출하는 개인 정보, 그리고 우리의 프라이버시를 되찾기 위해 취할 수 있는 조치들을 살펴봅니다.

이 스크립트는 Nym이 게시한 원본 비디오 스크립트 (새 탭에서 열림)의 접근성 향상 버전입니다. 가독성을 위해 약간의 편집을 거쳤습니다.

소개 (0:04)

통신 메타데이터란 무엇일까요? 이는 실제로 주고받는 대화의 내용을 제외한 통신에 관한 모든 것을 의미합니다. 예를 들어, 통신의 출발지, 목적지, 정보가 전송된 시간, 전송된 정보의 양, 그리고 교환되는 패킷의 타이밍과 크기를 포함하여 탐지 가능한 모든 패턴이 여기에 포함됩니다.

통신 메타데이터 (0:27)

통신 메타데이터는 TCP/IP, HTTP, UDP, FTP 등 모든 인터넷 프로토콜에서 기본적으로 노출됩니다. 종단간 암호화(end-to-end encryption)로 콘텐츠를 보호하는 TLS나 보안 DNS와 같은 보안 프로토콜조차도 출발지, 목적지, 타이밍, 길이 등의 통신 메타데이터를 여전히 보여줍니다.

그렇다면 이 정보는 노출되는데, 과연 누구에게 노출되는 것일까요? 누가 이 정보를 얻을 수 있을까요?

누가 메타데이터에 접근하는가 (1:10)

인터넷 통신의 중개자로서 이러한 통신 메타데이터에 접근할 수 있는 주체는 다양합니다. 여기에는 인터넷 서비스 제공자(ISP), 거래소, 자율 시스템(AS), BGP 라우터, 그리고 일반적인 인터넷 백본 참여자와 같은 인터넷 인프라의 주요 주체들이 포함되며, 이들은 방대한 양의 통신 메타데이터에 접근할 수 있습니다.

하지만 Wi-Fi 라우터나 근거리 통신망(LAN)을 운영하는 사람, 또는 로컬에서 도청할 수 있는 사람과 같은 소규모 주체들도 통신 메타데이터에 접근할 수 있습니다. 물론 NSA와 같은 국가 수준의 적대자(adversary)들이 대규모로 메타데이터를 수집하고 분석하여 온갖 종류의 기밀 정보를 추출한다는 사실은 이미 잘 알려져 있습니다.

메타데이터가 중요한 이유 (2:00)

메타데이터가 수집하고 악용하기에 매우 흥미로운 데이터 유형인 이유는 더 있습니다. 메타데이터는 컴퓨터의 언어를 사용하기 때문에 기계가 읽을 수 있습니다(machine readable). 기본적으로 컴퓨터가 통신을 출발지에서 목적지까지 적절하게 라우팅할 수 있도록 하는 언어입니다. 따라서 기계가 읽을 수 있다는 것은, 사람들이 단어를 특정 방식으로 사용하거나 뉘앙스가 있어 해석하기 훨씬 어려운 자연어와 달리, 기계가 대규모로 매우 쉽게 이해할 수 있다는 것을 의미합니다. 반면 메타데이터는 해석하기가 정말 쉽습니다.

또한 메타데이터는 콘텐츠보다 용량이 훨씬 적습니다. 예를 들어 유튜브(YouTube) 동영상을 생각해 보면, 콘텐츠 자체는 수 기가바이트에 달할 수 있지만, 메타데이터는 동영상의 URL이 무엇인지, 몇 바이트인지, 언제 시청했는지 정도만 포함합니다. 따라서 실제 콘텐츠보다 훨씬 적은 용량을 차지하며, 크기 측면에서도 관리하기 쉽습니다.

메타데이터는 콘텐츠보다 보호 수준도 훨씬 낮습니다. 사람들의 통신을 가로채서 그 내용을 들여다보는 것은 불법이며, 이는 법으로 보호받고 있습니다. 하지만 메타데이터는 그만큼 민감하게 여겨지지 않기 때문에 보호 수준이 훨씬 낮습니다. 따라서 많은 주체들이 합법적으로 이 메타데이터를 수집하고 분석하여 사람들이 인터넷에서 무엇을 하고 있는지에 대한 정보를 알아낼 수 있습니다.

그렇다면 이것이 큰 문제일까요? 우리는 "음, 그냥 메타데이터일 뿐이잖아. 내가 무슨 말을 하는지 모른다면, 내가 누구와 언제 이야기하는지 아는 것쯤은 걱정하지 않아도 되는 거 아닐까?"라고 말할 수 있습니다.

메타데이터가 실제로 얼마나 극도로 가치 있게 여겨지는지 보여주는 몇 가지 인용문이 있습니다. NSA의 법률 고문이었던 스튜어트 베이커(Stewart Baker)는 메타데이터가 누군가의 삶에 대한 모든 것을 절대적으로 말해준다고 했습니다. 충분한 메타데이터가 있다면 콘텐츠는 사실상 필요하지 않다는 것입니다. 누군가가 무엇에 관심이 있는지, 그들의 소셜 네트워크가 누구인지, 취미가 무엇인지, 의도가 무엇인지, 관심사가 무엇인지 이해할 수 있다는 점에서 메타데이터는 이토록 강력합니다. 그들이 무슨 말을 하는지 실제로 들을 필요가 없습니다. 모든 메타데이터를 관찰할 수 있는 것만으로도 충분합니다.

또한 휘트필드 디피(Whitfield Diffie)와 수잔 랜도(Susan Landau)는 그들의 저서 Privacy on the Line에서 통신 정보의 중추는 암호 해독(cryptanalysis)이 아니라 트래픽 분석(traffic analysis)이라고 말합니다. 대규모로 수집하고 분석할 수 있으며, 이를 통해 모든 큰 패턴과 전체적인 그림을 파악할 수 있기 때문입니다. 그런 다음 가장 흥미로운 특정 대상을 확대하여 파고들 수 있습니다. 하지만 그 대상을 가장 먼저 찾아내는 방법은 바로 메타데이터에 대한 트래픽 분석입니다.

메타데이터의 트래픽 분석은 암호학을 깨뜨리지 않고도 암호화된 콘텐츠를 복구하는 데 사용될 수 있습니다. 완벽한 암호학이 존재한다고 가정해 봅시다. 어떠한 암호 해독으로도 이를 깰 수 없고, 비밀 키는 완벽하게 기밀로 유지됩니다. 우리는 이 콘텐츠가 보호되고 있으며 적대자가 이 콘텐츠에 대해 알아낼 수 없다고 확신해야 합니다.

그러나 통신 메타데이터의 트래픽 분석이 이 암호화된 콘텐츠를 드러내는 부채널(side channel) 역할을 할 수 있는 상황이 많이 존재합니다.

메타데이터 감시 (5:15)

한 가지 예는 HTTPS를 사용하여 웹사이트를 탐색할 때입니다. 원칙적으로 이 웹사이트와의 통신은 암호화되어 있기 때문에, 여러분의 통신을 관찰하는 사람은 여러분이 웹사이트의 어느 특정 페이지에 접속하고 있는지 알 수 없습니다. 예를 들어, 질병을 확인하기 위해 WebMD에 접속한다면, 관찰자나 도청자는 "아, 이 사람이 WebMD 의료 정보를 확인하고 있구나"라는 것은 볼 수 있지만, 구체적으로 어떤 질병을 찾고 있는지는 알 수 없습니다.

하지만 이 시나리오에서 누군가가 무엇을 하고 있는지 알아내는 방법은, 적대자가 먼저 해당 사이트의 모든 페이지를 다운로드하고 각 페이지에 대해 통신 회선에서 관찰되는 패킷 패턴을 기록하는 것입니다. 기본적으로 몇 개의 패킷이 어느 방향으로 가는지, 이 패킷들의 크기는 얼마인지, 그리고 한 패킷과 다음 패킷 사이의 간격은 얼마인지 등을 기록합니다.

이렇게 하면 각 페이지의 지문을 만들 수 있습니다. 따라서 대상이 암호화된 사이트에서 페이지를 다운로드할 때, 각 방향의 패킷 수와 크기를 일치시켜 그들이 구체적으로 어떤 웹 페이지를 보고 있는지 추측할 수 있습니다. 웹 페이지 자체가 암호화되어 있어 이 콘텐츠를 알아낼 수 없어야 함에도 불구하고 말입니다.

이는 분명히 우려스러운 일입니다. 종단간 암호화를 적용할 수 있다 하더라도, 통신의 프라이버시를 보호하는 측면에서 우리는 아직 갈 길이 멉니다.

프라이빗 통신을 위한 위시리스트 (6:40)

그렇다면 완벽하게 안전한 통신 네트워크가 제공해야 할 위시리스트를 작성한다면, 우리가 원하는 속성은 무엇일까요?

당연히 우리는 암호화된 채널을 통해 사용자가 말하는 내용을 보호하기를 원하며, 종단간 암호화는 이를 달성하기 위한 매우 중요한 단계입니다. 하지만 그뿐만 아니라, 사용자가 누구와 통신하고 있는지, 즉 통신 파트너가 누구인지, 누구로부터 패킷을 받고 누구에게 패킷을 보내는지도 숨기고 싶어 합니다. 또한 어디서 통신하고 있는지에 대한 위치, 언제 얼마나 오래 통신하는지, 몇 바이트의 데이터를 교환하는지, 그리고 통신 내의 다른 모든 패턴도 숨기기를 원합니다. 심지어 누군가가 통신을 하고 있는지 여부 자체를 숨기고 싶다고 말할 수도 있습니다.

이 모든 것들은 익명 통신 시스템이 제공하고자 하는 속성들이며, 솔루션 영역에서 믹스넷(mixnet)은 이러한 종류의 속성을 제공하기 위해 우리가 가진 최고의 솔루션 중 하나입니다.